第3章小信号放大电路解读

APo
Qe 2 4P APomax (1 ) 2 (1 P ) Q
（3）选择性和通频带 选择性S：任意频率时的放大倍数与谐振时放大倍数之比定义 为放大器的选择性。
n1n2 y fe U0 Au Ui g Σ ( 1 jξ )
Au 1 0.707
Au0
Auo
S
n1 n2 y fe U0 Ui g
3
2 C + Ui _ + U _i L
4 + Uo _
1
5
交流通路
二、主要参数分析计算 1、放大器的交流小信号等效等效电路
yie gie jC ie y U yoe goe jCoe _ y L g L jC L y fe gm （忽略C ie 和yre ）
+
i
2 3 4
B1/B2 1.0
K0.1 3.15
0.8
2.16
0.71
1.9
0.66
1. 8
电路较复杂；调整比较困难。
3.1.5 集成电路调谐放大器
使用集成宽带放大器或专用高频集成放大器构筑调谐放大器 实现的方案为: 1、宽带放大器+集中选频滤波器 2、前置放大器+集中选频滤波器+宽带放大器
宽带放大器 前 置 放大器 集中滤波器 集 中 滤波器 宽 带 放大器
（3）计算Aou，BW0.7 ，K0.1
1 g n g oe n g L g 0 367 .93S R
2 1 2 2
1 1 g0 66.35S 6 6 0 LQ0 2 3010 110 80
Aou
n1n2 y fe g

n1n2 y fe e g
3 2 C L 1
4 CL gL
+ Uo
yfeUi Coe
ie
goe
_
5
Y参数等效电路
n1yfeUi + g C L Uo′ _
N 45 N 12 设：n1 ，n2 N 13 N 13
2 2 C n1 C oe n2 CL C C
则下图中：
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
1、集成射频/中频放大器4E307
4E307的内部原理电路和引脚如下左图所示。在使用时将④ 与⑥、⑦与⑧短路连接，⑤与①之间接，就构成了一个典型的 恒流源差动放大电路。⑦和⑧之间可以加接电阻，增大反馈， 减小静态功耗。该芯片的供电电压为±6V，单端输出时， VT1 和VT2的特征频率300~600MHz。右图是芯片的典型应用电路。
BW0.7
例：一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知 fo=465kHz，晶体管经中和后的参数为： gie=0.4mS， Cie=142pF，goe=55μS，Coe=18pF，|Yfe| =36.8mS，Yre=0， 回路等效电容C=200pF，中频变压器的接入系数 n1=N1/N=0.35，n2=N2/N=0.035，回路无载品质因数Q0=80， 设下级也为同一晶体管，参数相同。试计算：
（1）回路有载品质因数 QL 和 3 dB带宽 B0.7; （2）放大器的电 压增益；
解： 根据已知条件可知,能够忽略中和电容和yre的影响。得
回路总电容为
2 2 C C n1 Coe n2 Cie 200 0.352 18 0.0352 142 202 pF
Au
K 0.1
BW0.1 BW0.01 ( K 0.01 ) BW0.7 BW0.7 102 1
1
Au0
令S 0.1 ，则BW0.1 K 0.1 BW0.1 BW0.7
f 0 0.707 Qe
0.1
0 BW0.7 BW0.1
102 1 9.95
f
K越接近于1,选频特性越好!
第3章 小信号放大电路
小信号放大电路的分类:
按频带宽度分: 窄带放大器：以各种选频电路作负载，例 如并联谐振回路、耦合谐振回路、各种滤 波器等 宽带放大器：采用无选频作用的电路作负 载，例如高频变压器、传输线变压器等 单调谐放大器：输出端接单调谐回路 双调谐放大器：输出端都接双调谐回路 参差调谐放大器：调谐回路的谐振频率不同 集中选频放大器：以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载
|K|
双参差
fs
三参差
|K|
fs
fo1 fo fo2
f
fo1
fo
fo2
f
合成曲线更接近于矩形
3.1.4 双调谐放大器（通频带宽，选择性好）
临界耦合状态(η=1)时的最大电压放大倍数为：
Au 0 max S 2
n1n2 y fe 2 g ,
4 4
BW0.7
级数n 1
f0 2 Qe
4P (1 P ) 2
2
a、失配损耗：如果负载失配导致输出功率减小引起的功率损 耗。此时，
A Po A Po max ×
2
n g 其中 P 22 L ，称为失配系数 n 1 g oe 4P 反映了失配时功率增益 (1 P ) 2
下降的程度，称为失配 功率损耗。
b、插入损耗：由于谐振回路的接入而引起功率增益下降，称 为谐振回路的插入损耗——（1－Qe/Q）2 。这样任意态下的 功率增益表述为下式：
Pi
（
n1n2 y fe g
2
gL ） g ie
2
Po U o g L （
2
Auo
gL g ie
若谐振回路理想、无损耗，则go=0，当输出端匹配时 n12goe=n22gL，输出功率最大，功率增益最大，记为APomax：
APo max
y fe PO max Pi 4 goe gie
2 0.64 4.66
3 0.51 3.74
4 0.43 3.18
Bn/B1 K0.1
1
多级单调谐放大器的部分电路
二、参差调谐放大器
将若干个单级谐振放大器级连,但每个谐振放 大器的调谐频率不同，称为参差调谐放大器。参 差调谐放大器可以增加带宽，同时又得到边沿较 陡峭的频率特性。因此，它用于宽带和高选择性 的场合。
1 1 2 1 1 (Qe 2 f 2 ) f0
Au Au o
0.1
0 BW0.7 BW0.1
f
f0 S 0.707 时，BW0.7 Qe
理想和实际的选频曲线
（4）矩形系数 矩形系数K：放大器电压增益下降至谐振时增益的0.1倍（或 0.01倍）时，相应的通频带放大器通频带之比 ，即
j fe
7.59e
j 49.35 o
Aou 7.59
1 Qe 14.4 0 Lg BW0.7 f0 2.08MHz Qe
K0.1 99
例3－2：单调谐回路放大器如图所示。 设负载是与该放大器完全相同的下一 级放大器，BJT的参数为： gie=1.1×10－3S，goe=1.1×10-4S， |yfe|＝0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF， N12=16圈，N13＝20圈， N45＝4圈， L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100。 求：f0，Aou，BW0.7
n1n2 y fe g 85倍 1 Q00 L 34S
2、Aou
回路空载时的电导为： g0
2 回路总电导： g n12 g oe n2 g L g 0 1.48 10－4 S
3、Qe
1 g 0 L
，Q0
1 g0 0 L
Qe
g0 Q0 23 g f0 1.37MHz Qe
按负载 分:
调谐放大器
3.1 小信号谐振放大器
3.1.1 概述
作用：放大各种无线电设备中的高频小信号（微弱）， 通常是窄带放大器，以各种选频电路作负载（并联、耦 合谐振回路等），所以还具有选频或滤波作用。 分类：调谐放大器和频带放大器，前者的谐振回路调谐 于输入有用信号的频率；后者谐振频率为固定值。 组成：放大器件+负载回路（非线性）
2 2 g n1 goe n2 g L g0 ( g0为LC回路的损耗)
2、分析计算
（1）电压增益（电压放大倍数）
U o I Z n1 y feU i g (1 j )
+ n1yfeUi g C源自文库L Uo′ _
n1 n2 y feU i U o n2U o g (1 j )
（2）计算回路电容 C
接入系数：n1
C
1 1 28.17 pF 2 6 2 6 (2f 0 ) L (2 3010 ) 110
2 C C n1 Coe 27.97 pF
N 23 N ＝0.25 ，n2 45 ＝0.2 N13 N13
2 C n1 Coe C
固有谐振电导为 2 f 0C 2 465 103 202 10-12 g0 7.374 S Q0 80
回路总电导为
2 2 g p1 goe p2 gie g0
0.352 55 106 0.035 2 0.4 10 3 7.374 10 6 14.6 S
谐振增益A 0
答：品质因数QL为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益 为-30.88
3.1.3 单调谐放大器的级连
目的：提高增益（各级增益相乘）；改善频率选择性。 一、同步调谐多级放大器（单级级连构成） 电压放大倍数：Au=Au1•Au2……Aun＝ Au1n （每一级都相同） 选择性和通频带： S A u ( A u ) n (
要求：（1）增益要高 （3）工作要稳定可靠
（2）选择性要好 （4）噪声要小
另外，由于小信号谐振放大器放大的信号幅度很小， 电路中用于放大的器件工作在线性范围，因而它们属于线 性放大器，通常采用线性模型的等效电路分析法。
3.1.2 单调谐回路谐振放大器电路
一、电路和工作原理 1、采用分压式稳定偏置 电路； 2、输出端采用并联谐振 电路，起选频作用，T的 集电极采用部分接入， 以提高谐振回路的有载Q 值； 3、信号输入与输出为实 现阻抗匹配、满足最大 功率传输均采用变压器 耦合。
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
当输出回路谐振时， ξ =0，即为纯电导。因此，谐振时电压 n1 n2 y fe U0 增益Auo为：
Auo
（2）功率增益（谐振时功率放大倍数）
定义：APo＝ Pi U i
2
Ui

g
Po
Pi
，其中
APo＝
2 Ui ） gL
Po
g ie n1n2 y fe g
Au 0 Au 0
1 n
1 1 2
)n
BW n BW 0 .7 ( 单级 ) 2 1， 可以看出级数越多，通 频带越窄。
矩形系数：
取S 0.1得： BW 0.1 BW 0.7 ( 单 级) 得：K 0.1 100 2
1 n 1 n
级数n
100 n 1 ， 1
1
1 1.0 9.95
N N 解： 接入 系数： n1 12 ＝0.8，n2 45 ＝0.2 N 13 N 13
1、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以gL=gie，CL=Cie
2 1 2 2
1 C n Coe n C L C 17 pF f 0＝ 31.4 MHz 2 L13C
理想和实际的选频曲线
例3－1：单调谐回路放大器如图所示。 已知工作频率f0 =30MHz， L13=1uH， Q0=80 ， N13＝20圈， N23=5圈，N45 ＝4圈， Rb1=15kΩ，Rb2=6.2kΩ ，回 路并联电阻R=4.3kΩ ，负载电阻 RL=620Ω 。BJT的参数为： yie=(1.6+j4.0)mS， yre=0 ， yfe=(36.4j42.4)mS， yoe =(0.072-j0.60)mS 。 求：（1）画出高频等效电路 （2）计算回路电容 C （3）计算Aou，BW0.7 ，K0.1 解： （1）画高频等效电路
2 f 0C 2 465 103 202 10-12 品质因数QL 40.4 6 g 14.6 10 3dB带宽B0.7 f 0 465 11.51kHz QL 40.4 n1 n2 | y fe | g 0.35 0.035 36.8 10 3 30.88 6 14.6 10